(57)【要約】【課題】  他の板状部材に保持された被検査物に対して、正確な検査を行うことのできる外観検査装置および外観検査方法を提供する。【解決手段】  外観検査装置の保持部は、被検査物を少なくとも３つの先端で支持して載置する。駆動部は、保持部の先端をそれぞれ上下動させる。撮像手段は、保持部に載置された被検査物を撮像する。相対移動手段は、保持部および撮像手段の少なくとも一方を相対的に移動させる。検出手段は、撮像手段から保持部に載置された被検査物までのその撮像手段の視線方向距離を、その被検査物の複数位置に対して検出する。制御部は、検出手段が検出した各距離に基づいて駆動部の動作を制御し、それら距離が所定の条件を満たすように保持部の先端をそれぞれ上下動させる。オートフォーカス手段は、撮像手段の上下位置を制御してその撮像手段の焦点を保持部に載置された被検査物に合わせる。【選択図】  図１
2007033202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を撮像して検査する外観検査装置であって、
被検査物を少なくとも３つの先端で支持して、当該被検査物を載置する保持部と、
前記保持部の先端をそれぞれ上下動させる駆動部と、
前記保持部に載置された被検査物を撮像する撮像手段と、
前記保持部および前記撮像手段の少なくとも一方を相対的に移動させる相対移動手段と、
前記撮像手段から前記保持部に載置された被検査物までの当該撮像手段の視線方向距離を、当該被検査物の複数位置に対して検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した各距離に基づいて前記駆動部の動作を制御し、当該距離が所定の条件を満たすように前記保持部の先端をそれぞれ上下動させる制御部と、
前記相対移動手段が前記保持部および前記撮像手段の少なくとも一方を相対的に移動させるとき、当該撮像手段の上下位置を制御して当該撮像手段の焦点を前記保持部に載置された被検査物に合わせるオートフォーカス手段とを備える、外観検査装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記被検査物上の３つの位置に対して前記距離を検出し、
前記制御部は、前記３つの位置に対する前記距離がそれぞれ等しくなるように前記保持部の先端をそれぞれ上下動させることを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記被検査物上の３つ以上の位置に対して前記距離を検出し、
前記制御部は、前記検出手段が検出した前記被検査物上の全ての位置に対する前記距離がそれぞれ所定の範囲内になるように前記保持部の先端をそれぞれ上下動させることを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記被検査物は、平板状の保持板に保持されており、
前記保持部は、前記保持板の下面を少なくとも３つの先端で支持することを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記検出手段が前記距離を検出する複数位置は、前記保持板を前記保持部の先端で支持する位置から最も近い被検査物上の位置を含むことを特徴とする、請求項４に記載の外観検査装置。
【請求項６】
前記被検査物は、平板状の保持板に保持されており、
前記保持部は、前記保持板の下面を４つの先端で支持することを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項７】
前記検出手段が前記距離を検出する複数位置は、前記保持板を前記保持部の先端で支持する隣接した２つの位置からそれぞれ最も近い被検査物上の位置と、前記保持板を前記保持部の先端で支持する他の２つの位置の中点から最も近い被検査物上の位置とに設定されることを特徴とする、請求項６に記載の外観検査装置。
【請求項８】
前記外観検査装置は、被検査物を載置する載置面がその上面に形成された固定枠を、さらに備え、
前記保持部は、前記固定枠の内部に配設されることを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項９】
撮像部を用いて被検査物を撮像して検査する外観検査方法であって、
被検査物を少なくとも３つの先端で支持して、当該被検査物を載置する保持ステップと、
前記撮像部から前記先端に載置された被検査物までの当該撮像部の視線方向距離を、当該被検査物の複数位置に対して検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した各距離に基づいて、当該距離が所定の条件を満たすように前記先端をそれぞれ上下動させる制御ステップと、
前記距離が所定の条件を満たした後、被検査物および前記撮像部の少なくとも一方を相対的に移動させながら、前記撮像部の焦点を被検査物に合わせて撮像するオートフォーカスステップとを含む、外観検査方法。
【請求項１０】
前記検出ステップは、前記被検査物上の３つの位置に対して前記距離を検出するステップを含み、
前記制御ステップは、前記３つの位置に対する前記距離がそれぞれ等しくなるように前記先端をそれぞれ上下動させるステップを含む、請求項９に記載の外観検査方法。
【請求項１１】
前記検出ステップは、前記被検査物上の３つ以上の位置に対して前記距離を検出するステップを含み、
前記制御ステップは、前記検出ステップで検出した前記被検査物上の全ての位置に対する前記距離がそれぞれ所定の範囲内になるように前記先端をそれぞれ上下動させるステップを含む、請求項９に記載の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外観検査装置および外観検査方法に関し、より特定的には、ガラスマスクやフィルムマスク等の薄板状の部材をカメラで撮像することによって外観検査する外観検査装置および外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等が実装されるプリント基板等の表面に導体配線等のパターンを形成する際、マスクが用いられることがある。マスクは、ガラスやフィルム等（以下、それらの代表としてフィルムマスクを記載する）で構成されており、基板に転写するパターンの原版となるものである。そして、外観検査装置を用いて、フィルムマスクに形成された配線パターンにおける欠陥の有無が外観検査される。例えば、パターンが形成された面を上面として、フィルムマスクが外観検査装置のステージ面に載置される。外観検査装置は、ステージ面に載置されたフィルムマスク上の空間に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等の撮像カメラを有している。外観検査装置は、ステージ面を主走査方向に水平に移動させ、撮像カメラの下を通過したフィルムマスクを撮像していく。そして、外観検査装置は、主走査方向の走査が１回完了する毎に撮像カメラを副走査方向へ順次シフトし、最終的にフィルムマスクの検査領域全体を撮像して画像データを得る。その後、外観検査装置は、得られた画像データに対して、パターンマッチング処理等を行って、パターンの欠陥を検出する。
【０００３】
このようなフィルムマスク等を被検査物とする外観検査装置において、パターンの欠陥を検出する精度を上げる場合、撮像手段となる撮像カメラの焦点を被検査物の上面に一致させることが重要となる。これは、検査分解能が上がるにしたがって顕著になり、一般的には、オートフォーカス機能を備えた撮像カメラを用いてリアルタイムに被検査物の上面に焦点を合わせながら検査する手法が用いられる。例えば、オートフォーカスの方法は、被検査物に対して非接触を前提にしており、レーザ変位センサを用いて得られた被検査物の高さ情報を用いたり、取り込み画像自体のボケ量を用いたりして焦点が調整される。
【０００４】
また、被検査物の高さや形状に関する情報を用いて、撮像カメラの焦点位置を変化させる装置が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１で開示された外観検査装置は、被検査物を搬送中に高さセンサによって被検査物の基準面の高さ変位量を検出し、当該変位量に基づいて撮像カメラを焦点方向へ相対的に移動させることによって焦点を合わせる。特許文献２で開示された装置は、試料の形状を検出して作成した焦点マップに基づいて、焦点位置を変化させて撮影している。特許文献３で開示された欠陥検査装置は、被検査物の表面における撮像位置を挟んだ２点を含む複数点の高さ情報を検出し、当該高さ情報を用いて撮像装置の焦点を合わせる。このように、検査前にステージ面に載置された被検査物の高さや形状を計測し、あるいは、被検査物の変位を計測しながら、計測結果に応じて撮像カメラを焦点方向に上下させたりして、焦点距離を最適に調整しつつ被検査物を走査するという方法が取られている。
【特許文献１】特開２０００−２６６６９１号公報
【特許文献２】特開２００２−４２７０６号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述した撮像システムの分解能を向上させるためには、撮像カメラのレンズ倍率を上げる必要がある。しかし、撮像カメラのレンズ倍率を上げることは、当該レンズの焦点深度幅を小さくすることになる。
【０００６】
一方、被検査物であるフィルムマスクやガラスマスク等は、それらの製造途中で他の物と直接触れることがないように、製造者が取り扱うことが多い。そのため、アクリル板等の板状部材（保持板）に被検査物を保持して取り扱われることがある。例えば、フィルムマスクは、保持板の主面と接面して保持される。また、ガラスマスクは、枠形状の保持板の開口部にはめ込まれて保持される。このような保持板は、被検査物に対して相対的に硬度が高い物質が用いられるが、精密な平面度や下面と上面間の平行度が保証されていないことがある。このような被検査物を保持する保持板を外観検査装置のステージ面上に載置したとしても、当該保持板とステージ面とが接面せず、当該保持板がステージ面に倣わない。つまり、外観検査装置のステージ面に対して載置した保持板に傾きが生じ、上述した焦点深度幅以上の傾きが生じることがある。このような場合、上記撮像カメラが被検査物をあるタイミングで撮像した画像において、当該画像の一部（例えば、注視点）には焦点が合うが、上記焦点深度幅を逸脱する当該画像における他の部位には焦点が合わない状態となってしまう。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、他の板状部材に保持された被検査物に対して、正確な検査を行うことのできる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、被検査物を撮像して検査する外観検査装置である。外観検査装置は、保持部、駆動部、撮像手段、相対移動手段、検出手段、制御部、およびオートフォーカス手段を備える。保持部は、被検査物を少なくとも３つの先端で支持して、その被検査物を載置する。駆動部は、保持部の先端をそれぞれ上下動させる。撮像手段は、保持部に載置された被検査物を撮像する。相対移動手段は、保持部および撮像手段の少なくとも一方を相対的に移動させる。検出手段は、撮像手段から保持部に載置された被検査物までのその撮像手段の視線方向距離を、その被検査物の複数位置に対して検出する。制御部は、検出手段が検出した各距離に基づいて駆動部の動作を制御し、それら距離が所定の条件を満たすように保持部の先端をそれぞれ上下動させる。オートフォーカス手段は、相対移動手段が保持部および撮像手段の少なくとも一方を相対的に移動させるとき、その撮像手段の上下位置を制御してその撮像手段の焦点を保持部に載置された被検査物に合わせる。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、検出手段は、被検査物上の３つの位置に対して距離を検出する。制御部は、３つの位置に対する距離がそれぞれ等しくなるように保持部の先端をそれぞれ上下動させる。
【００１０】
第３の発明は、上記第１の発明において、検出手段は、被検査物上の３つ以上の位置に対して距離を検出する。制御部は、検出手段が検出した被検査物上の全ての位置に対する距離がそれぞれ所定の範囲内になるように保持部の先端をそれぞれ上下動させる。
【００１１】
第４の発明は、上記第１の発明において、被検査物は、平板状の保持板に保持されている。保持部は、保持板の下面を少なくとも３つの先端で支持する。
【００１２】
第５の発明は、上記第４の発明において、検出手段が距離を検出する複数位置は、保持板を保持部の先端で支持する位置から最も近い被検査物上の位置を含む。
【００１３】
第６の発明は、上記第１の発明において、被検査物は、平板状の保持板に保持されている。保持部は、保持板の下面を４つの先端で支持する。
【００１４】
第７の発明は、上記第６の発明において、検出手段が距離を検出する複数位置は、保持板を保持部の先端で支持する隣接した２つの位置からそれぞれ最も近い被検査物上の位置と、保持板を保持部の先端で支持する他の２つの位置の中点から最も近い被検査物上の位置とに設定される。
【００１５】
第８の発明は、上記第１の発明において、外観検査装置は、被検査物を載置する載置面がその上面に形成された固定枠を、さらに備える。保持部は、固定枠の内部に配設される。
【００１６】
第９の発明は、撮像部を用いて被検査物を撮像して検査する外観検査方法である。外観検査方法は、保持ステップ、検出ステップ、制御ステップ、およびオートフォーカスステップを含む。保持ステップは、被検査物を少なくとも３つの先端で支持して、その被検査物を載置する。検出ステップは、撮像部から先端に載置された被検査物までのその撮像部の視線方向距離を、その被検査物の複数位置に対して検出する。制御ステップは、検出ステップで検出した各距離に基づいて、それら距離が所定の条件を満たすように先端をそれぞれ上下動させる。オートフォーカスステップは、距離が所定の条件を満たした後、被検査物および撮像部の少なくとも一方を相対的に移動させながら、撮像部の焦点を被検査物に合わせて撮像する。
【００１７】
第１０の発明は、上記第９の発明において、検出ステップは、被検査物上の３つの位置に対して距離を検出するステップを含む。制御ステップは、３つの位置に対する距離がそれぞれ等しくなるように先端をそれぞれ上下動させるステップを含む。
【００１８】
第１１の発明は、上記第９の発明において、検出ステップは、被検査物上の３つ以上の位置に対して距離を検出するステップを含む。制御ステップは、検出ステップで検出した被検査物上の全ての位置に対する距離がそれぞれ所定の範囲内になるように先端をそれぞれ上下動させるステップを含む。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１の発明によれば、撮像手段に対して保持部に載置された被検査物の傾きを制御することができる。例えば、平面精度が悪い被検査物を撮像手段があるタイミングで撮像した画像であっても、全ての範囲を撮像手段の焦点深度幅内に収めることができる。したがって、撮像手段の焦点を全ての範囲で被検査物の上面に一致させた画像を得ることができるため、当該画像を用いて正確な外観検査が可能となる。
【００２０】
上記第２の発明によれば、撮像手段に対して保持部に載置された被検査物上の３点が同じ視点方向距離となるように制御されるため、当該３点を含む平面が当該視点方向と垂直となり、少ない検出位置によって当該視点方向に対して垂直に被検査物を載置できる。
【００２１】
上記第３の発明によれば、撮像手段に対して保持部に載置された被検査物上の３点以上が所定の範囲内の視点方向距離となるように制御されるため、当該視線方向に対して垂直な平面に対する被検査物の平行度を制御することができる。
【００２２】
上記第４の発明によれば、精密な平面度や下面と上面間の平行度が保証されていない保持板に保持されて被検査物が取り扱われていても、当該保持板に保持された状態で被検査物の傾きを制御することができる。例えば、下面に対して上面の平行度が悪い保持板に保持された被検査物を撮像手段があるタイミングで撮像した画像であっても、全ての範囲を撮像手段の焦点深度幅内に収めることができる。
【００２３】
上記第５の発明によれば、被検査物を上下動させる位置と距離を検出する位置が近接しているため、上下動に応じた距離の変化を容易に予想することができる。
【００２４】
上記第６の発明によれば、３点で保持板を支持することで予想される自重による保持板端部の垂れ下がりを防止することができる。
【００２５】
上記第７の発明によれば、先端で支持する２つの位置から最も近い被検査物上の位置に検出位置が設定されているため、当該２つの位置を支持する先端を常に同じ調整長さだけ同じ方向に上下動させることによって当該検出位置の距離を制御することができ、これによって、４つの先端の１つと保持板とが非接触となって、載置が不安定になることを防止できる。
【００２６】
上記第８の発明によれば、平面度および平行度が保証されたガラステーブル等に密着保持された被検査物を撮像する場合、撮像手段の視線方向に対して垂直に載置面を形成することによって、固定枠上面に当該ガラステーブルを載置して被検査物の撮像が可能となる。つまり、被検査物の形態に応じて、最適な載置方法を選択することができる。
【００２７】
また、本発明の外観検査方法によれば、上述した外観検査装置と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図面を参照して、本発明の一実施形態に係る外観検査装置について説明する。なお、図１は、当該外観検査装置の全体構成を模式的に示す上面図および正面図である。ここでは、説明を具体的にするために、配線パターンの描かれたフィルムマスクを被検査物として検査する場合を一例として説明する。なお、本発明は、フィルムマスクに限らず、ガラスマスク、プリント基板、フレキシブルな薄板基板等、薄板状の部材を被検査物とする検査に対して有効である。また、さらなる被検査物の例として、被検査物の一例であるフィルムマスクがアクリル板等の板状部材（保持板）に保持して取り扱われる場合について説明を行う。例えば、フィルムマスクは、保持板の主面と接面して保持される。また、ガラスマスクの場合、枠形状の保持板の開口部にはめ込まれて保持される。
【００２９】
図１において、外観検査装置１は、大略的にステージ搬送機構部２、撮像機構部３、および制御部４（図２参照）を備えている。ステージ搬送機構部２は、ステージ部２１、旋回部２２、Ｙ軸方向駆動機構２３、ベース部２４、および傾き調整機構２５を備えている。撮像機構部３は、撮像カメラ３１、支持部材３２、Ｘ軸方向駆動部材３３、カメラ支持部材３４、Ｘ軸方向駆動機構３５、Ｚ軸方向駆動機構３６、および高さ検出センサ３７を備えている。
【００３０】
ステージ部２１は、平面部材の一方主面上の全周に枠体が固設されている。そして、上記平面部材上の枠体内部には、複数の傾き調整機構２５が設置されている。後述により明らかとなるが、フィルムマスクを保持する保持板は、複数の傾き調整機構２５上に載置される。ここでは、一例として、ステージ部２１に４つの傾き調整機構２５ａ〜２５ｄを設置している。なお、４つの傾き調整機構２５ａ〜２５ｄを総称して説明する場合、傾き調整機構に参照符号２５を付して説明を行う。ここで、傾き調整機構２５は、後述する傾き調整モータ２５１、傾き調整ドライバ２５２、および傾き調整保持ピン２５３を含んでいる（図２、図３参照）。なお、本発明の保持部は、傾き調整保持ピン２５３等に相当する。また、本発明の上下駆動手段は、傾き調整モータ２５１および傾き調整ドライバ２５２等に相当する。
【００３１】
ステージ部２１の平面部材の他方主面は、旋回部２２によって支持されており、旋回部２２の回動動作によって図示θ方向にステージ部２１が回動可能に構成されている。撮像機構部３の下方を通るように、ベース部２４が上記ステージ面と平行の図示Ｙ軸方向に延設されて固定される。Ｙ軸方向駆動機構２３は、ベース部２４の上面のＹ軸方向に設けられたガイドに沿って滑動し、その上面に旋回部２２が固設されている。なお、Ｙ軸方向駆動機構２３は、後述するＹ軸駆動モータ２３１およびＹ軸ＮＣドライバ２３２を含んでいる（図２参照）。これによって、Ｙ軸方向駆動機構２３がＹ軸駆動モータ２３１からの駆動力によってベース部２４のガイドに沿った図示Ｙ軸方向（主走査方向）に移動可能になり、旋回部２２に支持されたステージ部２１の主走査方向への水平移動も可能になる。なお、ステージ搬送機構部２は、傾き調整機構２５ａ〜２５ｄ上に載置された保持板の下方に図示しない透過照明用光源を有している。この透過照明用光源は、保持板を介してフィルムマスクの下面に照明光を照射する。
【００３２】
支持部材３２は、ベース部２４上を水平移動するステージ部２１の上部空間に架設されている。支持部材３２上にはＸ軸方向駆動機構３５が設けられており、Ｘ軸方向駆動部材３３を上記ステージ面と平行で、かつ上記Ｙ軸方向と垂直の図示Ｘ軸方向（副走査方向）に移動させる。なお、Ｘ軸方向駆動機構３５は、後述するＸ軸駆動モータ３５１およびＸ軸ＮＣドライバ３５２を含んでいる（図２参照）。Ｘ軸方向駆動部材３３にはＺ軸方向駆動機構３６が設けられており、カメラ支持部材３４を上記Ｘ軸およびＹ軸方向と垂直の図示Ｚ軸方向に移動させる。なお、Ｚ軸方向駆動機構３６は、後述するＺ軸駆動モータ３６１およびＺ軸ＮＣドライバ３６２を含んでいる（図２参照）。
【００３３】
撮像カメラ３１は、例えばＣＣＤカメラにより構成され、その視線方向（撮像方向）が図示Ｚ軸下方向となるようにカメラ支持部材３４に支持されている。撮像カメラ３１は、入射された光をその色や強度を示す電気信号に変換する。図１に示す外観検査装置１の例では、２つの撮像カメラ３１ａおよび３１ｂが設けられており、それらの視線方向が図示Ｚ軸下方向となるようにカメラ支持部材３４に支持されている。例えば、外観検査装置１におけるパターンマッチング処理用の画像データを得るための撮像カメラ３１ａと、外観検査装置１のユーザによる目視検査用の画像データを得るための撮像カメラ３１ｂとによって構成され、それぞれ上記透過照明用光源からフィルムマスクに照射された透過光を受光する。なお、本発明は、複数の撮像カメラ３１をカメラ支持部材３４に固設してもいいし、１つの撮像カメラ３１のみをカメラ支持部材３４に固設してもかまわない。
【００３４】
このような構成によって、撮像カメラ３１は、図示Ｘ軸方向（副走査方向）およびＺ軸方向（視線方向）に移動可能になっている。そして、撮像カメラ３１のＸ軸方向の位置を固定した状態でステージ部２１が主走査方向（Ｙ軸方向）に移動することにより主走査が行われる。次に、フィルムマスクの検査領域の一端から他端までの主走査が完了する毎に、撮像カメラ３１は副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って所定距離だけ移動する。この結果、フィルムマスクの検査領域全体についての画像データが撮像カメラ３１から得られることとなる。さらに、撮像カメラ３１は、Ｚ軸方向駆動機構３６によってＺ軸方向（視線方向）に移動可能となっている。後述で明らかとなるが、Ｚ軸方向駆動機構３６は、高さ検出センサ３７が検出したフィルムマスク（被検査物）のＺ軸方向への高さに応じてカメラ支持部材３４をＺ軸方向に適宜移動させて、撮像カメラ３１のオートフォーカスを実現する。つまり、高さ検出センサ３７が検出したＺ軸方向の高さデータに応じて、Ｚ軸方向駆動機構３６は、フィルムマスクを走査する間、撮像カメラ３１の焦点位置が常にフィルムマスクの上面となるように撮像カメラ３１のＺ軸方向の位置を制御する。なお、本発明の相対移動手段は、Ｘ軸方向駆動機構３５およびＹ軸方向駆動機構２３に相当する。
【００３５】
高さ検出センサ３７は、後述する撮像動作の前に、傾き調整機構２５ａ〜２５ｄ上に載置された保持板に保持されているフィルムマスクに設定された所定の傾き測定ポイントに対して、それぞれの高さ（高さ検出センサ３７から測定ポイントまでの距離）を検出する。また、撮像動作の際、撮像カメラ３１ａおよび３１ｂのオートフォーカスのためにフィルムマスクまでの高さを撮像箇所に合わせて順次検出する。例えば、高さ検出センサ３７は、レーザ変位センサ、光変位センサ、超音波センサ等が用いられる。高さ検出センサ３７は、その高さ検出方向を撮像カメラ３１の視線方向と同様にステージ部２１の上面に向かうＺ軸方向とし、撮像カメラ３１やカメラ支持部材３４に固設される。なお、後述により明らかとなるが、高さ検出センサ３７は、被検査物のＺ軸方向への高さを検出するものであるため、ステージ部２１に対して相対的にＸ軸方向およびＹ軸方向へ移動可能しながら当該高さを検出できれば、他の部位に固設してもかまわない。
【００３６】
次に、図２を参照して、外観検査装置１における制御機能の概略構成について説明する。なお、図２は、外観検査装置１の制御機能を示すブロック図である。
【００３７】
図２において、外観検査装置１は、メイン制御部４１、フォーカス制御部４２、および記憶部４３を含む制御部４を備えている。メイン制御部４１およびフォーカス制御部４２は、例えばＣＰＵボードによって構成され、互いに接続されている。また、メイン制御部４１およびフォーカス制御部４２には、記憶部４３が接続されている。記憶部４３は、メイン制御部４１およびフォーカス制御部４２の処理の際に記憶領域として用いられ、処理に必要なデータ群を格納している。記憶部４３は、高さテーブル４３１を格納している。
【００３８】
メイン制御部４１は、主にＸ軸ＮＣドライバ３５２およびフォーカス制御部４２の動作を制御する。Ｘ軸ＮＣドライバ３５２は、メイン制御部４１の制御に応じてＸ軸駆動モータ３５１を駆動する。そして、Ｘ軸駆動モータ３５１は、Ｘ軸方向駆動部材３３をＸ軸方向（副走査方向；図１参照）に移動させ、撮像カメラ３１および高さ検出センサ３７をＸ軸方向に移動させる。これらの構成によって、メイン制御部４１は、副走査方向に対する撮像カメラ３１および高さ検出センサ３７の動作を制御することができる。
【００３９】
フォーカス制御部４２は、主にＹ軸ＮＣドライバ２３２、Ｚ軸ＮＣドライバ３６２、および傾き調整ドライバ２５２ａ〜２５２ｄの動作を制御する。Ｙ軸ＮＣドライバ２３２は、フォーカス制御部４２の制御に応じてＹ軸駆動モータ２３１を駆動する。そして、Ｙ軸駆動モータ２３１は、Ｙ軸方向（主走査方向；図１参照）にステージ部２１を水平移動させる。これらの構成によって、フォーカス制御部４２は、主走査方向に対するステージ部２１の動作を制御することができる。また、Ｚ軸ＮＣドライバ３６２は、フォーカス制御部４２の制御に応じてＺ軸駆動モータ３６１を駆動する。そして、Ｚ軸駆動モータ３６１は、Ｚ軸方向（視線方向；図１参照）にカメラ支持部材３４を移動させ、撮像カメラ３１および高さ検出センサ３７をＺ軸方向にさせる。これらの構成によって、フォーカス制御部４２は、視線方向（焦点方向）に対する撮像カメラ３１の動作を制御することができる。
【００４０】
傾き調整ドライバ２５２ａ〜２５２ｄは、それぞれフォーカス制御部４２の制御に応じて傾き調整モータ２５１ａ〜２５１ｄを駆動する。そして、傾き調整モータ２５１ａ〜２５１ｄは、それぞれ傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄ（後述）をＺ軸方向に移動させる。後述により明らかとなるが、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄの上先端部にはフィルムマスクを保持する保持板が載置されており、これらの構成によって、フォーカス制御部４２は、視線方向に対する保持板の高さ（傾き）を調整することができる。
【００４１】
ここで、メイン制御部４１およびフォーカス制御部４２は、被検査物を外観検査する前に被検査物上をＸおよびＹ軸方向にスキャンして、予め高さテーブル４３１を作成して、記憶部４３に格納する。高さテーブル４３１を作成する際、高さ検出センサ３７は、保持板に保持された被検査物上面の高さ情報ＤＬをフォーカス制御部４２へ出力する。また、高さ検出センサ３７と被検査物とのＹ軸方向の相対的な位置関係は、Ｙ軸駆動モータ２３１から出力されるフィードバックパルスＰＦをフォーカス制御部４２へ出力することによって、フォーカス制御部４２で検出することができる。さらに、高さ検出センサ３７と被検査物とのＸ軸方向の相対的な位置関係は、Ｘ軸方向駆動部材３３をＸ軸方向へ移動させる制御量をメイン制御部４１から得ることによって、フォーカス制御部４２で検出することができる。つまり、フォーカス制御部４２は、高さ検出センサ３７と保持板に保持された被検査物とのＸ軸方向およびＹ軸方向への相対的な位置関係に基づいて、高さ検出センサ３７が検出している被検査物上の位置を得ることができる。そして、フォーカス制御部４２は、高さ検出センサ３７が検出している被検査物上の位置に対する高さ情報ＤＬを得ることができる。
【００４２】
次に、図３および図４を参照して、傾き調整機構２５の構成について説明する。なお、図３は、図１の断面ｉｉをｊ方向から見た図であり、保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦをステージ部２１に載置した状態を示すステージ部２１の断面図である。ここで、ステージ部２１と他の構成要素との違いを明確にするために、ステージ部２１の平面部材および枠体の断面のみを斜線領域で示している。図４は、保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦをステージ部２１に載置した状態を示すステージ部２１の上面図である。
【００４３】
図３において、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄは、それぞれ傾き調整モータ２５１ａ〜２５１ｄの駆動によってＺ軸方向へ上下動可能に配設されている。そして、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄは、傾き調整モータ２５１ａ〜２５１ｄの駆動に応じて、それらの上先端部がステージ部２１の最上位置（枠体のＺ軸方向最上位置）より突出／退避可能となる。例えば、傾き調整モータ２５１ａ〜２５１ｄは、ステッピングモータやカムを駆動するモータ等によって構成され、それらの駆動量によって傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄの上下方向位置を制御する。また、傾き調整モータ２５１ａ〜２５１ｄは、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄに上下運動を発生させるピエゾ素子等の他のアクチュエータでもかまわない。
【００４４】
一方、被検査物であるフィルムマスクＦは、保持板Ｐａの上面の略中央位置に保持されている。そして、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄそれぞれの上先端部と保持板Ｐａの下面とが接するように、保持板Ｐａが傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄ上に載置される。ここで、保持板Ｐａがステージ部２１の枠体より大きなものであっても、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄをステージ部２１の最上位置より突出させることによって、保持板Ｐａを傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄの先端部のみと接することによって、外観検査装置１に載置することが可能となる。
【００４５】
図４において、傾き調整機構２５ａ〜２５ｄは、ステージ部２１の枠体内の所定位置にそれぞれ固設されている。例えば、図４に示すように、傾き調整機構２５ａおよび２５ｂは、ステージ部２１の枠体内の矩形に対して、Ｘ軸に平行な一方辺の両端隅部にそれぞれ設置される。そして、傾き調整機構２５ｃおよび２５ｄは、上記矩形に対して、Ｘ軸に平行な他方辺の近傍位置にそれぞれ設置される。なお、傾き調整機構２５ｃおよび２５ｄは、一方辺の両端隅部に設置された傾き調整機構２５ａおよび２５ｂの間の距離より互いに近接して（例えば、他方辺を３等分する距離）設置される。
【００４６】
ここで、傾き調整機構２５ｃおよび２５ｄの間の距離を傾き調整機構２５ａおよび２５ｂの間の距離よりも小さくしているのは、傾き調整機構２５ｃおよび２５ｄを近接させることで４点支持でありながら擬似的に３点で支持する効果を与えるためである。すなわち、理論的には１平面の傾斜を制御するためには３点が理想であるが、フィルムマスクＦを保持する保持板Ｐａの一辺をその中間の１点のみで支持するとその両端に垂れ下がりが生じる可能性がある。一方、４点で保持板Ｐａの４隅を支持した場合は、当該保持板Ｐａの歪み等によっていずれか１点に浮き上がりを生じる。すなわち、保持板Ｐａと傾き調整機構とが離間してしまい、傾き調整が不可能になる可能性がある。このため、上記実施形態では、４つの傾き調整機構のうち２つを近接させることで、上記保持板Ｐａと傾き調整機構との離間を極力生じないようにし、かつ保持板Ｐａを支持する点を４点にすることで両端の垂れ下がりを防止している。
【００４７】
次に、上述した高さ検出センサ３７を用いて高さ測定する傾き測定ポイントについて説明する。傾き測定ポイントは、全てフィルムマスクＦ上に少なくとも３点設定される。そして、好ましくは、傾き測定ポイントは、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄと保持板Ｐａとが当接する領域に最も近いフィルムマスクＦ上の位置にそれぞれ設定される。例えば、上述したような位置に設置された傾き調整機構２５ａ〜２５ｄに対して３点の傾き測定ポイントを設定する場合、一方辺の両端隅部に設置された傾き調整機構２５ａおよび２５ｂから最も近いフィルムマスクＦ上の位置にそれぞれ傾き測定ポイントｈａおよびｈｂを設定する。そして、傾き調整機構２５ｃおよび２５ｄの間の中点Ｍから最も近いフィルムマスクＦ上の位置に傾き測定ポイントｈｍを設定する。このように、上下動可能な傾き調整機構２５付近に傾き測定ポイントを設定することによって、それぞれの傾き調整保持ピン２５３の上下動に応じた傾き測定ポイントの変化が容易に予想することができる。なお、これらの傾き測定ポイントは、予め被検査物の形状に応じてそれらの位置を設定して記憶部４３の高さテーブル４３１の測定位置として記述すればよい。
【００４８】
なお、図４では、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄと保持板Ｐａとが当接する領域上にフィルムマスクＦが保持されていない例を示しているが、当該領域上にフィルムマスクＦが保持されている場合は、当該領域上および上記中点Ｍ上に傾き測定ポイントを設定すればよい。また、上述した傾き測定ポイントの変化を容易に予想する効果を期待しない場合、これらの設定例以外に傾き測定ポイントを設定してもかまわない。例えば、傾き測定ポイントは、フィルムマスクＦ上であれば４点以上設定してもいいし、傾き調整機構２５から離れた位置に設定してもかまわない。
【００４９】
次に、図５〜図７を参照して、外観検査装置１を用いて保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦを外観検査する動作について説明する。なお、図５は、外観検査装置１を用いて外観検査する動作を示すフローチャートである。図６は、高さ検出センサ３７の動作の一例を示す正面図である。図７は、傾き調整機構２５の動作の一例を示す正面図である。
【００５０】
図５において、外観検査装置１のユーザは、保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦを、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄそれぞれの上先端部と接し、ステージ部２１に対して所定の位置となるように載置する（ステップＳ９１；図３および図４参照）。ここで、保持板Ｐａを載置する際、撮像機構部３の直下の空間から外れた位置にステージ搬送機構部２を水平移動させておく。これによって、撮像機構部３と保持板Ｐａとが接触することなく被検査物を外観検査装置１に供給する作業を行うことができる。
【００５１】
次に、外観検査装置１は、高さ検出センサ３７を用いて傾き測定ポイントまでの距離をそれぞれ検出し、計測結果をその位置に応じて高さテーブル４３１に記述する（ステップＳ９２）。図６において、高さ検出センサ３７は、フィルムマスクＦ上に設定された傾き測定ポイント毎に距離Ｌを検出して、高さ情報ＤＬを出力する。ここで、設定された各傾き測定ポイント上へ高さ検出センサ３７を移動させる動作は、メイン制御部４１およびフォーカス制御部４２がそれぞれＸ軸ＮＣドライバ３５２およびＹ軸ＮＣドライバ２３２を制御することによって行われる。つまり、Ｚ軸方向については、高さ検出センサ３７の位置は固定である。このように、メイン制御部４１およびフォーカス制御部４２による制御によって、高さ検出センサ３７とフィルムマスクＦとがＸおよびＹ軸方向に相対的に移動することによって、設定された各傾き測定ポイント上へ高さ検出センサ３７が移動する（図示矢印Ｓ）。なお、高さ検出センサ３７が検出する距離Ｌは、絶対距離でなくてよく、予め設定された基準距離に対する相対的な距離を検出してもかまわない。
【００５２】
次に、外観検査装置１は、高さテーブル４３１を参照して、各傾き測定ポイントにおける距離Ｌが設定条件を満足する距離となるように、傾き調整機構２５の傾き調整保持ピン２５３を図示Ｔ方向にそれぞれ上下動させる（ステップＳ９３）。
【００５３】
上記設定条件の第１の例は、各傾き測定ポイントにおける距離Ｌを全て等しくすることである。例えば、図４で示した３点の傾き測定ポイントｈａ、ｈｂ、およびｈｍを設定した場合、各傾き測定ポイントｈａ、ｈｂ、およびｈｍにおける距離Ｌが全て同じになるように傾き調整機構２５ａ〜２５ｄを上下動させる。具体的には、フォーカス制御部４２は、傾き測定ポイントｈａの距離Ｌを調整するために、傾き調整ドライバ２５２ａを制御して傾き調整モータ２５１ａを駆動させて傾き調整保持ピン２５３ａを上下動させる。また、フォーカス制御部４２は、傾き測定ポイントｈｂの距離Ｌを調整するために、傾き調整ドライバ２５２ｂを制御して傾き調整モータ２５１ｂを駆動させて傾き調整保持ピン２５３ｂを上下動させる。さらに、フォーカス制御部４２は、傾き測定ポイントｈｍの距離Ｌを調整するために、傾き調整ドライバ２５２ｃおよび２５２ｄを制御して傾き調整モータ２５１ｃおよび２５１ｄを駆動させて傾き調整保持ピン２５３ｃおよび２５３ｄを上下動させる。ここで、フォーカス制御部４２は、傾き測定ポイントｈｍが傾き調整機構２５ｃおよび２５ｄの間の中点Ｍから最も近いフィルムマスクＦ上の位置に設定されているため、傾き調整保持ピン２５３ｃおよび２５３ｄを常に同じ調整長さだけ同じ方向に上下動させる。これによって、４つの傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄの１つと保持板Ｐａとが非接触となって、載置が不安定になることを防止できる。
【００５４】
上記設定条件の第２の例は、各傾き測定ポイントにおける距離Ｌを所定の範囲内にすることである。例えば、フィルムマスクＦ上に４点以上の傾き測定ポイントを設定した場合、保持板Ｐａの平面度が高精度でない限りそれら全ての距離Ｌを等しくすることは困難である。しかしながら、フィルムマスクＦ上の全面に多数の傾き測定ポイントを設定し、それらの傾き測定ポイントにおける距離Ｌを所定の範囲内に調整する（つまり、距離Ｌの最大値と最小値との差を範囲内になるように調整する）ことによって、Ｘ−Ｙ平面に対するフィルムマスクＦの平行度を制御することができる。なお、フォーカス制御部４２は、第２の例を用いる場合も、傾き調整保持ピン２５３ｃおよび２５３ｄを常に同じ調整長さだけ同じ方向に上下動させることによって、４つの傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄの１つと保持板Ｐａとが非接触となって、載置が不安定になることを防止する。
【００５５】
次に、外観検査装置１は、撮像カメラ３１で傾き調整機構２５上に載置された保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦを撮像する（ステップＳ９４）。以下、撮像カメラ３１による撮像手順について詳述する。
【００５６】
上述したように、撮像カメラ３１は、Ｘ軸方向（副走査方向）およびＺ軸方向（視線方向）に移動可能になっている（図１参照）。そして、撮像カメラ３１のＸ軸方向の位置を固定した状態でステージ部２１が主走査方向（Ｙ軸方向）に移動することにより主走査が行われる。例えば、フォーカス制御部４２は、傾き調整機構２５上に載置されているフィルムマスクＦの所定位置に撮像カメラ３１の焦点が合うようにＺ軸方向駆動機構３６を制御し、焦点が合った時点に高さ検出センサ３７から出力される高さ情報ＤＬから得られる距離を基準距離とする。なお、この基準距離は、撮像カメラ３１の倍率等を変更しない限り固定値であるため、予めデフォルト値として基準距離を設定して記憶部４３に記憶しておいてもかまわない。
【００５７】
次に、フィルムマスクＦを走査する間、高さ検出センサ３７のＺ軸方向直下に位置するフィルムマスクＦと当該高さ検出センサ３７との距離が上記基準距離となるようにフォーカス制御部４２がＺ軸方向駆動機構３６を制御して撮像カメラ３１のＺ軸方向の位置を移動させる。これによって、常に撮像カメラ３１の焦点位置が常にフィルムマスクＦの上面になるように撮像カメラ３１のＺ軸方向位置が制御され、フィルムマスクＦのＸ−Ｙ軸方向へ走査する間のオートフォーカスが実現される。
【００５８】
次に、メイン制御部４１は、フィルムマスクＦの検査領域の一端から他端までの主走査が完了する毎に、Ｘ軸方向駆動機構３５を制御して撮像カメラ３１を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って所定距離だけ移動させる。そして、フォーカス制御部４２は、撮像カメラ３１のＸ軸方向の位置を固定した状態でステージ部２１を前回と逆のＹ軸方向に移動させて走査する。このときも、フォーカス制御部４２は、高さ検出センサ３７のＺ軸方向直下に位置するフィルムマスクＦと当該高さ検出センサ３７との距離が上記基準距離となるようにフォーカス制御部４２がＺ軸方向駆動機構３６を制御して撮像カメラ３１のＺ軸方向の位置を移動させる。このような動作を繰り返すことによって、フィルムマスクＦを走査する間、撮像カメラ３１の焦点位置が常にフィルムマスクＦの上面にあたるように撮像カメラ３１のＺ軸方向の位置が制御されながら、フィルムマスクＦの検査領域全体の画像データが撮像カメラ３１から出力される。
【００５９】
このように、本発明の外観検査装置１は、撮像カメラ３１に対して保持板に保持された被検査物の傾きを制御することができる。例えば、精密な平面度や下面と上面間の平行度が保証されていない保持板を用いて被検査物が製造されていたとしても、当該保持板に保持された状態で被検査物の傾きを制御することができる。また、下面に対して上面の平行度が悪い保持板に保持された被検査物を撮像カメラ３１があるタイミングで撮像した画像であっても、全ての範囲を撮像カメラ３１の焦点深度幅内に収めることができる。したがって、撮像カメラの焦点を全ての範囲で被検査物の上面に一致させた画像を得ることができるため、当該画像を用いて正確な外観検査が可能となる。
【００６０】
また、被検査物を外観検査装置１内に載置するために、予め精密に位置調整されたステージ（テーブル）が不要であるため、外観検査装置１自体のコストダウンが図れる。なお、このようなコストダウン効果を期待しない場合、被検査物の形態に応じてステージ部２１の枠体上に被検査物を載置して撮像を行ってもかまわない。この場合、ステージ部２１の枠体上面は、所定の平面度以下の加工精度で形成され、撮像カメラ３１に対する傾きが位置調整されて設置される。例えば、平面度および平行度が保証されたガラステーブル等に密着保持された被検査物を撮像する場合、上述したステージ部２１の枠体上面に当該ガラステーブルを載置することによって、従来と同様の被検査物の撮像も可能である。
【００６１】
また、上述したステージ部２１の枠体上面に被検査物が密着保持されたガラステーブルを載置して被検査物の撮像する場合であっても、上述した傾き調整を行ってもかまわない。例えば、枠体上面に被検査物が密着保持されたガラステーブルを載置した後に、当該被検査物上に設定した傾き測定ポイントに対する距離Ｌ（図６参照）を検出する。そして、それらの距離Ｌが所定範囲上のばらつきを含んでいる場合、傾き調整機構２５の傾き調整保持ピン２５３を枠体上面より突出する位置まで上昇させる。これによって、上記ガラステーブルは、傾き調整保持ピン２５３の上先端部と接して載置されるため、上述した保持板Ｐａと同様の傾き調整が可能となる。
【００６２】
また、上記ステップＳ９３の動作の後に、再度傾き測定ポイントまでの距離Ｌを検出してもかまわない。例えば、傾き調整機構２５の上下動に応じた変化の予想が難しい場合、調整後の距離Ｌを確認することによって、保持板Ｐａに保持された被検査物の傾きが保証され、さらに調整が必要な場合に同様の調整を繰り返すことが可能となる。
【００６３】
また、上述した説明では、ステージ部２１に４つの傾き調整機構２５ａ〜２５ｄを設置した。これによって、傾き調整機構２５上に載置される保持板Ｐａの端部（例えば、図４に示す保持板Ｐａの右上角部および左上角部）が、自重により垂れ下がることを防止することができる。このような効果を期待しない場合、または保持板自体に上記垂れ下がりが生じない剛性が確保されている場合、ステージ部２１に３つの傾き調整機構を設置すればよい。この場合、２つの傾き調整機構は、上記傾き調整機構２５ａおよび２５ｂと同様の位置（図４参照）に配設される。また、１つの傾き調整機構は、ステージ部２１の枠体内の矩形に対して、他の２つの傾き調整機構が配設された他方辺の中点近傍（例えば、図４に示す中点Ｍの位置）に配設される。このように、傾き調整機構の設置数を限定することによって、それらの上に載置する保持板との接触を確実にすることが可能となり、それぞれの傾き調整保持ピンの上下動に応じた傾き測定ポイントの変化を容易に予想することができる。
【００６４】
なお、このような効果を期待しない場合、ステージ部２１に５つ以上の傾き調整機構を設置しても本発明が実現可能であることは言うまでもない。また、ステージ部２１に５つ以上の傾き調整機構を設置する場合でも、被検査物を保持する保持板のサイズに応じて、接触させる４つ（または３つ）の傾き調整機構を選択する形態も考えられる。
【００６５】
また、小さなサイズの保持板に被検査物が保持されていても、ステージ部２１に上述した４つの傾き調整機構２５ａ〜２５ｄによって本発明の実現が可能である。例えば、４つの傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄの先端部全てと接触可能な板状部材（例えば、ガラステーブル）を別に用意する。そして、傾き調整保持ピン２５３ａ〜２５３ｄ上に当該板状部材を載置し、その上面に被検査物を保持した小さなサイズの保持板を配置すれば、当該保持板の傾きを４つの傾き調整機構２５ａ〜２５ｄによって調整することができる。
【００６６】
また、上述した説明では、撮像カメラ３１が保持板Ｐａの下方に設けられた透過照明用光源から被検査物に照射された透過光を受光する例を説明したが、光源は保持板Ｐａの上部に設けてもかまわない。この場合、撮像カメラ３１が保持板Ｐａの上部に設けられた光源から被検査物で反射した反射光を受光することになる。
【００６７】
また、本実施形態ではステージ部２１がＹ軸方向へ移動することによって主走査を行うとしたが、本発明はこれに限らず、撮像カメラ３１を主走査方向に移動させることによって主走査を行うようにしてもよい。同様に、撮像カメラ３１を副走査方向に移動させる替わりに、ステージ部２１を副走査方向に移動させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る外観検査装置および方法は、精度の高い検査を行うことができ、保持板等に保持された薄板状の部材等を被検査物として外観検査する外観検査装置や外観検査方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る外観検査装置の全体構成を模式的に示す上面図および正面図
【図２】図１の外観検査装置１の制御機能を示すブロック図
【図３】保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦを載置したステージ部２１について図１の断面ｉｉをｊ方向から見た断面図
【図４】保持板Ｐａに保持されたフィルムマスクＦを載置したステージ部２１の上面図
【図５】外観検査装置１を用いて外観検査する動作を示すフローチャート
【図６】高さ検出センサ３７の動作の一例を示す正面図
【図７】傾き調整機構２５の動作の一例を示す正面図
【符号の説明】
【００７０】
１…外観検査装置
２…ステージ搬送機構部
２１…ステージ部
２２…旋回部
２３…Ｙ軸方向駆動機構
２３１…Ｙ軸駆動モータ
２３２…Ｙ軸ＮＣドライバ
２４…ベース部
２５…傾き調整機構
２５１…傾き調整モータ
２５２…傾き調整ドライバ
２５３…傾き調整保持ピン
３…撮像機構部
３１…撮像カメラ
３２…支持部材
３３…Ｘ軸方向駆動部材
３４…カメラ支持部材
３５…Ｘ軸方向駆動機構
３５１…Ｘ軸駆動モータ
３５２…Ｘ軸ＮＣドライバ
３６…Ｚ軸方向駆動機構
３６１…Ｚ軸駆動モータ
３６２…Ｚ軸ＮＣドライバ
３７…高さ検出センサ
４…制御部
４１…メイン制御部
４２…フォーカス制御部
４３…記憶部
４３１…高さテーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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